Pavarų dėžė yra pagrindinė transporto priemonės transmisijos sistemos dalis, atsakinga už variklio galios perdavimą ratams. Nors egzistuoja įvairių tipų pavarų dėžės, mechaninės transmisijos išlieka populiarios dėl savo paprastumo, ilgaamžiškumo ir efektyvumo. Šiame straipsnyje apžvelgsime mechaninių pavarų dėžių veikimo principus ir detaliau panagrinėsime sinchronizuotas bei jų pažangias modifikacijas, ypač taikomas žemės ūkio technikoje.
Mechaninės pavarų dėžės pagrindai
Mechaninę pavarų dėžę sudaro kelios skirtingų dydžių krumpliaračių poros, sumontuotos ant skirtingų velenų. Vienas velenas sujungtas su varikliu ir perduoda jo galią į pavarų dėžę. Jungiant skirtingas pavaras, variklio galia perduodama per skirtingo dydžio krumpliaračius. Aukštesnei pavarai paprastai naudojamas didesnio diametro tarpinio veleno krumpliaratis ir mažesnio diametro krumpliaratis ant diferencialo veleno.
Šio tipo pavarų dėžė reikalauja, kad vairuotojas rankiniu būdu perjungtų pavaras, naudodamas sankabos pedalą. Nors mechaninės pavarų dėžės yra žinomos dėl savo paprastumo ir ilgaamžiškumo, esant didelėms apkrovoms, ypač žemės ūkio traktoriuose, jos turi tam tikrų trūkumų.
Traktoriuose su paprasta mechanine pakopine transmisija perdavimo skaičiaus pakeitimas trunka ne mažiau kaip 1,5-2 sekundes. Dėl didelio stabdymo momento, kurį sukuria sėjos ar dirvos dirbimo agregatai, traktorius perjungimo metu gali visiškai sustoti. Perjungus kitą pavarą, traktorius turi įsibėgėti iš naujo iki reikiamo darbinio greičio. Šio proceso metu labai apkraunama pagrindinė frikcinė sankaba, dėl ko ji intensyviai buksuoja. Tai sukelia nestabilų variklio darbą: nutraukus galios perdavimą, variklio apkrova staiga sumažėja, o vėl įjungus pavarą ir įsibėgėjus, jėgos agregatas dirba perkrovos režimu. Dėl to traktorius įsibėgėja netolygiai, o traukos jėgos svyravimai persiduoda į kabiną. Manoma, kad kuo pasipriešinimas traukai didesnis, tuo mechaninės transmisijos naudojimas tampa neefektyvesnis.
Sinchronizuotos pavarų dėžės: evoliucija ir tipai
Siekiant išspręsti šias problemas ir pagerinti pavarų perjungimo sklandumą bei efektyvumą, buvo sukurtos sinchronizuotos mechaninės pavarų dėžės ir jų pažangesnės modifikacijos. Sinchronizatoriai leidžia suvienodinti jungiamų krumpliaračių apskritiminius greičius prieš juos sujungiant, taip palengvinant perjungimą ir sumažinant dėvėjimąsi.
Mechaninės transmisijos su dinaminiais reduktoriais
Šiuolaikiniuose mažos, vidutinės ir didelės galios traktoriuose su 4 ir 6 cilindrų varikliais vis dažniau naudojamos mechaninės pavarų dėžės su dinaminiais reduktoriais arba sukimo momento stiprintuvais. Šios pavarų dėžės iš esmės yra mechaninės, tačiau transmisijos įėjime turi įrengtą 2-3 pakopų dinaminį reduktorių. Šis reduktorius leidžia šias pakopas perjungti eigoje, nenutraukiant galios perdavimo varantiesiems ratams.
Mechaninės transmisijos su dinaminiais reduktoriais naudojamos kaip pažangesnė alternatyva paprastoms mechaninėms pavarų dėžėms, ypač mažo, iki 80 AG pajėgumo, dažniausiai specialiosios paskirties traktoriuose. Universalios paskirties mažos ir vidutinės galios mašinose šios transmisijos jau yra bazinėje įrangoje. Be dinaminio reduktoriaus, populiaru įrengti ir elektrohidraulinį reverso reduktorių, kuris gerokai palengvina darbą su priekiniu krautuvu.
Pusiau dinaminės (kombinuotos) pavarų dėžės
Pusiau dinaminės arba kombinuotos pavarų dėžės konstrukciškai sudarytos iš dviejų dalių: mechaninės pagrindinės ir hidromechaninės pridėtinės sekcijų. Pastaroji įrengiama priešais mechaninę pavarų dėžės sekciją, leidžiančią atlikti tam tikrus perjungimus nenutraukiant galios srauto.
Dinaminės (Full Power Shift - FPS) pavarų dėžės
Dinaminėse (angl. Full Power Shift - FPS) pavarų dėžėse tiek pavaros, tiek diapazonai, kurių dažniausiai būna trys (lėtųjų pavarų, darbinių ir transportinių greičių), perjungiami nenutraukiant galios perdavimo varantiesiems ratams. Tai yra pažangiausios hidromechaninės pakopinės pavarų dėžės.
Šios pavarų dėžės neturi paprastų mechaninių transmisijų trūkumų. Jos leidžia perjungti pavaras nekeičiant (nemažinant) variklio apkrovos. Nepertraukiamą sukamojo judesio perdavimą užtikrina daugiadiskės movos su frikciniais antdėklais: sankabos ir stabdžiai. Pavarų keitimo metu nereikia išjungti pagrindinės frikcinės sankabos ir nereikia suvienodinti jungiamų krumpliaračių apskritiminio greičio.
Reikia pastebėti, kad pagrindinė frikcinė sankaba daugelyje šiuolaikinių transmisijų pakeista daugiadiske šlapiojo tipo sankaba su reverso reduktoriumi. Pavyzdžiui, „Case IH/New Holland Range Command“ ir „Auto Command“, „Massey Ferguson Dyna-4“ ir „Dyna-6“, „Valtra HiTech, Advance“ ir „Versu“ sistemose. Reverso reduktorius sudarytas iš dviejų daugiadiskių šlapiojo tipo sankabų, kurias abi išjungus variklis atjungiamas nuo transmisijos.
Dinaminės hidromechaninės pavarų dėžės, pažymimos FPS, yra retesnės rinkoje. Pavyzdžiui, „Case IH/New Holland Power Command“ ir „Ultra Command“, anksčiau „John Deere 7000-7030“ serijų traktoriuose naudota 19/7 „PowrShift“. „John Deere PowrShift“ pavarų dėžėje stabilų pavarų perjungimą, nepriklausomai nuo apkrovos, užtikrina transmisijos valdymo sistemoje įrengtas specialus hidraulinis akumuliatorius.
Dinaminė „CNH PowerCommand“ pavarų dėžė yra dar modernesnė. Joje įrengtos 9 daugiadiskės sankabos ir patikimiau prie didesnių apskritiminių greičių dirbantys cilindriniai įstrižakrumpliai krumpliaračiai. Pavarų dėžės velenai įrengti ritininiuose kūginiuose guoliuose, kurie pranašesni mechanizmuose, veikiamuose didelių smūginių apkrovų, o sankabų ir krumpliaračių tepimas - slėginis. „Power Command“ pasižymi moderniu valdymo protokolu: programuojami reversiniai greičiai (pavaros), automatinis grįžimas „Go To“ prie iš anksto nustatyto greičio (pavaros), „Speed Matching“ funkcija, kuri pakeitus diapazoną automatiškai parenka traktoriaus važiavimo greitį, labiausiai atitinkantį perdavimo skaičių.
Kaip veikia mechaninė pavarų dėžė ir sankaba
Iššūkiai ir unifikacija
Projektuojant hidromechanines pakopines transmisijas, tenka suderinti du vienas kitam prieštaraujančius veiksmus: pavaros turi būti perjungiamos sklandžiai, bet kartu ir staigiai. Didesnis daugiadiskių sankabų ir planetinių reduktorių skaičius itin reiklus užimamai erdvei, todėl naudingame transmisijos tūryje gamintojams pavyksta įrengti tik iki 19 pavarų, o su eigos lėtintuvu - iki 23. Tai susiję su didelės galios ir sukimo momento perdavimu: dinaminės pavarų dėžės dažniausiai naudojamos aukštesniojo segmento (per 180 AG) vidutinės galios traktoriuose ir kartais didelės galios mašinose. Šių traktorių galios perdavos elementai (velenai, krumpliaračiai, sankabos) yra didesnių gabaritų, masyvesni.
Daugelis kompanijų, gaminančių hidromechanines pakopines transmisijas, pavyzdžiui, „John Deere Power Systems“ (JDPS), „New Holland“ (CNH), „Valtra“, ZF, greta jų arba vietoje dinaminių pavarų dėžių siūlo bepakopes transmisijas. Didelį tarpusavio unifikacijos laipsnį lemia atskirų mazgų, ypač daugiadiskių šlapiojo tipo sankabų, gamybos specifika.
Privalumai ir trūkumai
Šiuolaikinės mechaninės sinchronizuotos ir dinaminės pavarų dėžės pasižymi daugybe privalumų:
- Sklandus ir greitas perjungimas: leidžia perjungti pavaras nenutraukiant variklio galios perdavimo, užtikrinant tolygesnį greitėjimą.
- Sumažintas sankabos dėvėjimasis: ypač dinaminėse transmisijose, kur nereikia išjungti pagrindinės frikcinės sankabos perjungiant pavaras.
- Stabilus variklio darbas: išlaikoma pastovi variklio apkrova, išvengiant staigių sūkių kritimų ar perkrovų.
- Didelis patikimumas: gamybiniai atsiliepimai rodo, kad sinchronizuotos dėžės gali būti labai ilgaamžės ir atlaikyti dideles apkrovas, leidžiančios net jungti pavaras be sankabos tam tikrose situacijose.
Nepaisant privalumų, gali pasitaikyti ir tam tikrų aspektų, į kuriuos atkreipia dėmesį vartotojai:
- Remonto kaina: sudėtingesnės konstrukcijos sinchronizuotos pavarų dėžės gali reikšti didesnes remonto išlaidas, palyginti su paprastomis mechaninėmis dėžėmis.
- Greitis: nors tai nėra bendra taisyklė, kai kurių konkrečių modelių sinchronizuotos pavarų dėžės, lyginant su nesinchronizuotomis, gali būti suvokiamos kaip lėtesnės, tikriausiai dėl specifinių pavarų skaičių ar valdymo niuansų.
tags: #mechanine #sinchronizuota #pavaru #deze